(57)【要約】      （修正有）【課題】シーム部全長にわたり、とくに溶接終端近傍での溶接品質の変動が少ない、均質なシーム外面溶接部を有するＵＯＥ鋼管を製造できる、ＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法を提供する。【解決手段】溶接開先が管上部となるように裁置された鋼管１を、溶接機２内に配設された、複数の支持ローラ３と複数の押さえローラ４で支持しながら、溶接機２内で溶接しシーム部外面側溶接部を形成する。その際、溶接機２の出口側の搬送ローラ６に昇降装置を配設し、鋼管の終端部近傍にセンサ２０を配設する。そして、センサ２０により検出された鋼管終端部の垂直方向位置に応じて、搬送ローラ６の昇降装置を作動させて、鋼管終端部の垂直方向位置を安定して所定の範囲内となるように調整する。これにより、シーム部外面側溶接部の管長手方向で均質な品質の溶接部が得られる。なお、センサ２０はLED光方式のセンサとすることが好ましい。【選択図】図１
2013128960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接開先が管上部となるように裁置された鋼管を、溶接機内に配設された、複数の支持ローラと複数の押さえローラで支持しながら、前記溶接機内で溶接しシーム部外面側溶接部を形成したのち、前記溶接機から溶接方向と反対方向に送りだし、前記溶接機の出側に配設された複数の搬送ロールで前記鋼管の先端部を支持するとともに搬送する鋼管搬送方式によるＵＯＥ鋼管シーム部外面側溶接方法であって、
前記鋼管の終端部近傍にセンサを配設して、前記鋼管終端部の垂直方向位置を検出し、該検出された鋼管終端部の垂直方向位置に応じて前記搬送ローラに配設された昇降装置を作動し、前記鋼管終端部の垂直方向位置を安定して所定の範囲内となるように調整することを特徴とする均質な溶接部品質を有するＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
【請求項２】
前記センサがLED光方式のセンサであることを特徴とする請求項１に記載のＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
【請求項３】
前記昇降装置を、前記複数の搬送ロールのうち前記溶接機出口から最も近い位置の前記搬送ローラに配設することを特徴とする請求項１または２に記載のＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＵＯＥ鋼管のシーム溶接方法に係り、とくにシーム部外面側溶接部の品質向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＯＥ鋼管のシーム部の外面溶接方法の一つとして、溶接機とその出口側に複数の搬送ローラを備え、鋼管を搬送しながら溶接する方式（以下、鋼管搬送方式溶接法ともいう）がある。鋼管搬送方式のシーム部外面溶接装置の概略を図４に示す。ＵＯＥ鋼管１（以下、単に、鋼管ともいう）は、溶接開先を上部に設定され、溶接機２でシーム部外面側を溶接される。溶接機２内では、鋼管１は複数の支持ローラ３，３‥と、押さえローラ４，４で支持されながら、溶接される。溶接機２内では、鋼管１は、溶接方向と反対方向に送られながら、先端から順次、溶接され、シーム溶接部の外面側溶接部を形成されて、溶接機２から送り出される。
【０００３】
シーム溶接部の外面側溶接部を形成された鋼管１は、溶接熱により管上部が熱膨張して管長手方向に伸びる。そのため、溶接機２から送り出された鋼管１は、先端が下に曲がった状態となる。この曲がりは、溶接部が冷却され温度が低下すると自然に直るが、この曲がった状態でシーム部溶接を続行すると、鋼管１は次第に傾くため、溶接点の位置が変化し、溶接品質に悪影響を及ぼすことになる。
【０００４】
このような悪影響を防止するため、溶接機２の下流側に複数の搬送ローラ６，６を備える。搬送ローラ６には、昇降装置（図示せず）が、鋼管１の曲がり量に合わせて、昇降するように配設され、鋼管１を支持しながら搬送する。通常、鋼管１の曲がり量に応じて、作業者が目視により、昇降量Δｈを決定して、搬送ローラ６のレベルを手動で調整していた。しかし、この昇降量の設定を誤ると、鋼管１の後端部の位置が大きく変動するという問題があった。
【０００５】
このような問題に対し、例えば特許文献１には、溶接機出側の鋼管支持装置が提案されている。特許文献１に記載された鋼管支持装置では、図５に示すように、溶接機出口と溶接機２に最も近い位置の搬送ロール６との間に、鋼管の通過を検出する通過検出センサ10a,10bを配設し、さらに各搬送ローラ６，６の軸端にローラ回転検出センサ（図示せず）を取付け、通過検出センサ10ａ，10bとローラ回転検出センサの検出情報に基づいて各搬送ローラの高さレベルを制御している。これにより、鋼管が安定して支持され、鋼管後端の上下動がなくなるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2001‐353595号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載された技術では、溶接が進行するにしたがい、鋼管の曲がりも大きくなり、搬送方向への分力が作用するようになる。搬送方向への分力が鋼管に働くと、鋼管が搬送方向に滑り出し、鋼管の搬送速度が変動し、シーム部の溶接速度が変動するという問題が生じる。また、搬送ローラの高さレベルが一定のままで溶接を続けると、溶接熱による鋼管の曲がり量が大きくなり、鋼管が曲がったまま支持された状態が続き、ついには図６に示すように、溶接点近傍で、鋼管が傾斜した状態となる。鋼管が傾いた状態で溶接（傾斜溶接）すると、溶接ワイヤの突き出し長さが溶接方向各位置で大きく変動することになり、管長手方向で、溶け込み不良や、余剰高さのビード形成など、溶接品質が変動することになる。
【０００８】
本発明は、上記した従来技術の問題を有利に解決し、安定したシーム部外面側溶接が可能で、シーム部全長にわたり、とくに溶接終端近傍での溶接品質の変動が少ない、高溶接品質のシーム外面溶接部を有するＵＯＥ鋼管を製造できる、ＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記した目的を達成するために、ＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接において、シーム部溶接品質の変動を防止する各種方策について鋭意検討した。その結果、シーム部溶接品質の変動を防止するには、とくに溶接終端での、安定したシーム部外面側溶接を可能にする必要があることに想到した。
そしてそのためには、シーム部外側溶接中に鋼管端部の傾斜の防止など、鋼管位置を所定の範囲内に安定化させることが重要であることに思い至った。そして、鋼管端部の位置を測定するためのセンサを鋼管終端部近傍に設置し、さらに溶接機出側の搬送ローラに、そのセンサからの情報により作動する昇降装置を装着して、鋼管端部の傾斜等、鋼管端部位置の変動を防止するように昇降装置を昇降させ、溶接点近傍の鋼管端部の位置を所定範囲内に安定して維持することがよいことを見出した。
【００１０】
本発明は、上記した知見に基づき、さらに検討を加えて完成されたものである。
（１）溶接開先が管上部となるように裁置された鋼管を、溶接機内に配設された、複数の支持ローラと複数の押さえローラで支持しながら、前記溶接機内で溶接しシーム部外面側溶接部を形成したのち、前記溶接機から溶接方向と反対方向に送りだし、前記溶接機の出側に配設された複数の搬送ロールで前記鋼管の先端部を支持するとともに搬送する鋼管搬送方式によるＵＯＥ鋼管シーム部外面側溶接方法であって、前記鋼管の終端部近傍にセンサを配設して、前記鋼管終端部の垂直方向位置を検出し、該検出された鋼管終端部の垂直方向位置に応じて前記搬送ローラに配設された昇降装置を作動し、前記鋼管終端部の垂直方向位置を安定して所定の範囲内となるように調整することを特徴とする均質な溶接部品質を有するＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
（２）（１）において、前記センサがLED光方式のセンサであることを特徴とするＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
（３）（１）または（２）において、前記昇降装置を、前記複数の搬送ロールのうち前記溶接機出口から最も近い位置の前記搬送ローラに配設することを特徴とするＵＯＥ鋼管のシーム部外面側溶接方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、シーム部全長にわたり、とくに溶接終端近傍での溶接品質の変動が少ない、高溶接品質のシーム外面溶接部を有するＵＯＥ鋼管を製造でき、産業上格段の効果を奏する。また、本発明によれば、溶接部品質が安定し、格落ちや、欠陥の発生などが減少し、ＵＯＥ鋼管の歩留りが向上するという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明で使用するＵＯＥ鋼管外面側溶接装置の概要を模式的に示す説明図である。
【図２】光センサによる鋼管位置の検出方法の一例を模式的に示す説明図である。
【図３】光センサによる検出した鋼管位置の変化状況の一例を示すグラフである。
【図４】従来のＵＯＥ鋼管外面側溶接装置の一例を模式的に示す説明図である。
【図５】従来のＵＯＥ鋼管外面側溶接装置の一例を模式的に示す説明図である。
【図６】溶接時の状況と溶接部品質の関係を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明方法は、鋼管搬送方式によるＵＯＥ鋼管シーム部外面側溶接方法であり、その概略を図１に示す。本発明方法では、溶接開先が管上部となるように裁置された鋼管１を、溶接機２内に配設された、複数の支持ローラ３，３と複数の押さえローラ４，４で支持しながら、溶接機２内で、溶接トーチ２ａで溶接しシーム部外面側溶接部を形成したのち、溶接機２から溶接方向と反対方向に送りだし、溶接機２の出側に配設された複数の搬送ローラ６で鋼管１の先端部を支持しながら搬送して、シーム部外面側溶接部を形成したＵＯＥ鋼管とする。
【００１４】
本発明では、昇降装置（図示せず）が配設された搬送ローラ６を使用する。昇降装置は、少なくとも溶接機２出口から最も近い位置の搬送ローラ６に配設することが好ましい。そして、本発明では、鋼管１の終端部で溶接点近傍に、鋼管１の上下方向位置の変動を、連続的に検出できるセンサ（鋼管位置検出センサ）20を配設する。このようなセンサとしては、LED光方式のセンサが例示できる。
【００１５】
LED光方式のセンサ20は、例えば図２に示すように、被検出物である鋼管１を挟んで、一対の発光器21と受光器22を配する。発光器21から一定幅の光を発し、受光器22で、被検出物である鋼管１で遮蔽されなかった光の幅Ｘを測定し、鋼管１下端（上下方向）の位置を検出することができる。なお、センサー20の受光器22からの情報（鋼管１下端（上下方向）の位置）を、例えば演算装置（制御盤）（図示せず）を介して、搬送ローラの昇降装置にフィードバックする。溶接中を通して鋼管１が傾きのない水平位置を維持できるように搬送ローラの昇降装置を昇降させる。なお、演算装置（制御盤）には、記憶手段、出力手段を備えることが好ましい。
【００１６】
本発明では、センサ20により測定された鋼管下端の上下方向位置に応じて、搬送ローラ６に配設された昇降装置を作動させ、鋼管１の先端部を昇降し、鋼管終端部の位置変動を所定の許容範囲内に抑制し、溶接点近傍で、溶接中に鋼管１が傾きのないほぼ水平な位置を維持できるようにする。これにより、傾斜溶接を行うことが防止される。
LED光方式のセンサを用いて、溶接点近傍の鋼管下端（上下方向）の位置Ｘを自動測定した一例を図３に示す。縦軸は鋼管の下端位置Ｘで、横軸は溶接距離である。溶接が進行するにしたがい、位置Ｘは上昇する傾向を示すが、一定の許容範囲を外れた場合には、出側搬送ローラに敷設された昇降装置が作動して、鋼管の先端部を持ち上げて、鋼管下端（上下方向）の位置Ｘを一定の範囲内となるように調整する。これにより、溶接の進行にともない、曲り変形しても、溶接部近傍の鋼管は傾斜することなく、安定した溶接を継続することが可能となる。
【実施例】
【００１７】
鋼管終端部で溶接点近傍に、LED光方式のセンサを配設した、図１に示す構成の鋼管搬送方式の溶接装置を用いて、シーム部を上側にしてＵＯＥ鋼管の外面側溶接を行った。使用したＵＯＥ鋼管は、外径φ36in.×肉厚38.1mm×長さ11.1ｍの大きさで、サブマージアーク溶接法で、溶接速度：1000mm/minで外面側シーム溶接を行った。溶接中は、鋼管終端部で溶接点近傍に、配設した光センサで鋼管の下端位置Ｘを連続して測定した。その下端位置Ｘの測定結果に応じて、搬送ローラに配設された昇降装置で鋼管の先端部を昇降させ、下端位置Ｘの位置を許容範囲（基準）の±2.0mm以内に制御し、本発明例とした。本発明例として、繰り返し100本実施した。一方、鋼管の先端部の曲り量を目視で判定して、手動で搬送ローラに配設された昇降装置を昇降させ、従来例とした。従来例は繰り返し100本とした。
【００１８】
得られたＵＯＥ鋼管について、外面側シーム部を全線にわたり、目視で観察するとともに、ビード高さ測定、シーム部の欠陥の有無を超音波検査で実施した。その結果、本発明例は、溶接部が全線にわたり、均一な外観性状を呈し、ビード高さも変動が無く所定のビード高さの範囲内でありとけ込み不良等の、溶接欠陥は皆無であった。これに対し、比較例では、不均一な外観性状を呈し、ビード高さが不ぞろいであり、ビード研削を必要とした。そのため、生産性は0.2％低下した。さらに一部では、溶け込み不良が発生し、歩留りが0.1％低下した。
【符号の説明】
【００１９】
１  鋼管（ＵＯＥ鋼管）
２  溶接機
２a 溶接トーチ
３  支持ローラ
４  押さえローラ
６  搬送ローラ
１０ａ，１０ｂ 通過検出センサ
２０  センサ（鋼管位置検出センサ）
２１  発光器
２２  受光器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2013128960.tif 000006
【図５】
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【図６】
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